Конструкторское решение и расчет нагревательной печи
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
дь поверхностей соответственно излучающей кладки и лучевоспринимающей поверхности металла i-той зоны на 1 погонный метр. В данном случае, для печи: b 1 = b 2 = b 3, Fм1 = Fм2 = Fм3.
Для зоны 1:
Здесь - высота зоны 1; h1 = 0,85 м ([2] рис. 1.12, стр.40-43);
- ширина зоны 1; b = 2,15 м ([2] рис. 1.12, стр.40-43);
- длина зоны 1, принимаем L = 1 м ([3] стр.133).
Тогда:
Площадь лучевоспринимающей поверхности металла i-той зоны на 1 погонный метр:
Степень развития кладки зоны 1:
Для зоны 2:
Здесь - высота зоны 2; h2 = 1,25 м ([2] рис. 1.12, стр.40-43);
- ширина зоны 2; = 2,15 м ([2] рис. 1.12, стр.40-43);
- длина зоны 2, принимаем L = 1 м ([3] стр.133).
Тогда:
Степень развития кладки зоны 2:
Учитывая, что ширина и высота зоны 3 равна ширине и высоте зоны 2, то:
Степень развития кладки:
Определяем излучающий объём зон рабочего пространства, также на 1 погонный метр длины:
Определяем площади поверхностей, ограничивающих излучающий объём:
Определяем эффективную длину луча:
Определяем парциальные давления излучающих газов СО2 и Н2О, Па:
Определяем значения и :
Рассчитываем средние значения температур продуктов сгорания в зонах:
При этих температурах, используя рис. 4.6 … 4.9 ([4] стр. 138 … 140), определяем значения , , :
Определяем степень черноты газов в i-тых зонах:
Определяем приведенный коэффициент лучеиспускания в i-той зоне, Вт/(м2К4):
Окончательно имеем:
Выполняем расчет конвективного теплообмена. Определяем значение конвективной составляющей теплоотдачи пологая, что aк1 = 0,15aл1, aк2 = 0,10aл2, aк3 = 0,05aл3. Записываем:
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи в зонах 1..3 рабочего пространства:
5. Расчет времени пребывания садки в рабочем пространстве печи
Садка толщиной 200 мм, длиной 1650 мм нагревается в рабочем пространстве зон 1..3. Расчет выполняем для каждой зоны отдельно.
Для зоны 1:
Определяем безразмерные температуры и :
Подставляем числовые значения безразмерных температур:
Определяем число Bi1:
где x1 - характерный размер садки в зоне 1, м;
l1 - коэффициент теплопроводности садки в зоне 1 (табл. 4.1 [3] стр.112-113), определяем при средней температуре поверхности металла в зоне печи, Вт/(мК).
Расчет времени выполняем как для цилиндра эквивалентным диаметром:
Для симметричного нагрева x1 = x2 = x3 = dэкв/2 = 0,1 м.
В соответствии с рис. 6.8 ([4] стр. 310), используя значения и для поверхности цилиндра находим: Fo1 = 2,8.
Из табл. 4.12 ([3] стр.146-147) выбираем коэффициент температуропроводности при средней температуре метала в зоне: а1 = 0,852 105 м2/с. Имеем:
Для Bi1 = 0,235 и Fo1 = 2,8 находим по рис. 6.9 ([4] стр. 311) . Имеем
Тогда:
Для зоны 2:
Определяем безразмерные температуры и :
Подставляем числовые значения безразмерных температур:
Определяем число Bi2:
В соответствии с рис. 6.8 ([4] стр. 310), используя значения и для поверхности цилиндра находим: Fo2 = 0,72.
Из табл. 4.12 ([3] стр.146-147) выбираем коэффициент температуропроводности при средней температуре метала в зоне: а2 = 0,515 105 м2/с. Имеем:
Для Bi2 = 0,82 и Fo2 = 0,72 находим по рис. 6.9 ([4] стр. 311) . Имеем
Тогда:
Для зоны 3:
Определяем безразмерные температуры и :
Подставляем числовые значения безразмерных температур:
Определяем число Bi2:
В соответствии с рис. 6.8 ([4] стр. 310), используя значения и для поверхности цилиндра находим: Fo3 = 0,085.
Из табл. 4.12 ([3] стр.146-147) выбираем коэффициент температуропроводности при средней температуре метала в зоне: а3 = 0,565 105 м2/с. Имеем:
Определяем время основного нагрева:
Общее время пребывания садки в рабочем пространстве печи:
. Расчет основных размеров рабочего пространства печи
В качестве исходных данных используем: Р - производительность печи (10 т/ч); размеры садки (200 х 200 х 1650 мм); время пребывания металла в технологических зонах: ?1 = 0,91 ч, ?2 = 0,39 ч, ?3 = 0,041 ч.
Записываем уравнение материального баланса по садке:
где Р - производительность печи;
?i - плотность садки в зоне (зависит от марки стали и температуры металла) (табл. 4.10 … 4.11 [3] стр.136 - 137 … 145):
?1 = 7720 кг/м3;
?2 = 7540 кг/м3;
?3 = 7440 кг/м3;
vi - объем одной заготовки: vi = 0,2 0,2 1,65 = 0,066 м3.
Определяем длины зон:
Зона 1:
Зона 2:
Зона 3:
Полная длина печи:
Определяем площадь пода:
Определяем площадь активного пода: